处理噪声信号和光电转换信号的成像装置

摘要

一种成像装置，包括：多个像素，所述像素的每个均具有光电转换部分和放大设备；具有第一模式和第二模式的读取部分，在第一模式中，通过复位所述放大设备的输入部分获得的信号通过所述放大设备被读取多次，在第二模式中，在光电转换部分中产生的光电转换信号通过所述放大设备从同一像素中读取多次；混合部分，用来混合从所述放大设备以所述第一模式读取多次的信号，输出该结果作为第一混合信号，以及混合从所述放大设备以所述第二模式读取多次的信号，并输出该结果作为第二混合信号；以及，用来在所述第一混合信号和所述第二混合信号之间执行差分处理的差分处理部分。

权利要求

1.一种成像装置，包括：

多个像素，所述多个像素按行和列被布置，所述多个像素中的每一个具有光电转换部分和放大设备，所述放大设备用于放大来自所述光电转换部分的信号并输出该信号；

具有第一模式和第二模式的读取部分，在该第一模式中，通过复位同一行中的多个像素的所述放大设备的输入部分获得的信号通过所述放大设备被读取多次以产生第一水平混合信号，在该第二模式中，在光电转换部分中产生的光电转换信号通过所述放大设备从相同像素被读取多次以产生第二水平混合信号；

混合部分，用于：混合从所述放大设备以所述第一模式读取多次的所述第一水平混合信号，输出混合所述第一水平混合信号的结果作为第一混合信号，以及混合从所述放大设备以所述第二模式读取多次的所述第二水平混合信号，并输出混合所述第二水平混合信号的结果作为第二混合信号；以及差分处理部分，用于在所述第一混合信号和所述第二混合信号之间执行差分处理，其中，在所述多个像素的第一行中，具有红颜色滤波器的像素和具有绿颜色滤波器的像素被交替地布置，并且，在所述多个像素的第二行中，具有绿颜色滤波器的像素和具有蓝颜色滤波器的像素被交替地布置，并且，所述多个像素以交替地布置所述第一行和所述第二行的方式被布置；以及其中，关于每种颜色的颜色滤波器，第一水平混合信号和第二水平混合信号是来自同一行且每隔一列的像素的信号，并且，要被所述混合部分混合的多个第一和第二水平混合信号是来自每隔一行的像素的信号。

说明书

处理噪声信号和光电转换信号的成像装置

[0001] 本申请是申请日为2004年12月24日、申请号为200410011488.4、发明名称为“处理噪声信号和光电转换信号的成像装置”的专利申请的分案申请。

技术领域

[0002] 本发明涉及一种捕捉物体图像的成像装置。

背景技术

[0003] 近年来，主要用来捕捉静态图像的数字静态照相机和具有最大为10000000像素的成像设备已经开始被使用，并且甚至对于主要用途是捕捉移动图像的电影摄影机，也已经开始使用几百万像素的成像设备。

[0004] 很明显，成像设备像素数量的这种增加归因于像素尺寸的缩小。然而，作为结果，像素的开口面积也变得更小，并且低灵敏度和光散射噪声成为突出的问题。而且，随着所包含电子数量的减少，由成像装置产生的噪声变的非常显著。

[0005] 作为减少放大成像设备噪声的方法，一般的做法是，为了移除放大晶体管输入阶段的复位噪声(reset noise)(该噪声作为在图像捕捉平面上的固定模式噪声和构成放大器的晶体管的Vth变化出现)，预先读取该噪声，并随后光电转换信号叠加在该噪声上并被读取，以及通过减去它们来执行噪声处理，即，执行所谓的(S-N)处理。在该方法中，作为常识可以认识到虽然减少了固定模式噪声，但是随机噪声变大为 倍。

[0006] 下面描述减少这种随机噪声的传统例子。

[0007] (1)在像素噪声减少处理中，基于在遮光状态下获得的捕捉输出，从多个噪声数据片中产生预定的噪声数据。对于被捕捉的数据来说，利用在图像捕捉操作之后进行AD转换后的数据。由于预定噪声数据被平均，所以随机噪声被减少。然而，并不能减少包含在图像捕捉数据中的随机噪声。另外，由于从成像设备中读出噪声需要时间，所以图像捕捉的间隔变长，并且不能立即进行图像捕捉。而且，无功功率的消耗变得较大(日本专利公开No.05-64085)。

[0008] (2)为了降低X射线噪声，多次读出光电转换的信号，并基于差别来分离X射线噪声。在该情况下，虽然可以分离出随机X射线噪声，但是增加了像素噪声(日本专利公开No.2002-344813)。

[0009] (3)已提出了一种减少噪声影响的方法，所述噪声由信号处理电路在随后的阶段通过多次读取来自放大晶体管的噪声或信号，并且通过电荷相加(charge addition)来增加噪声和信号幅度而产生。例如，在该实施例的图2中，在信号仅仅在通过传统MOS开关后被以电气方式提供给电容器的情况中，相加电荷是困难的。当使用电荷转移MOS晶体管时，由于信号的传送需要足够的时间，因此，难以进行高速驱动和高速连续图像捕捉，并且放大晶体管的1/f噪声不能减少的可能性也很大(日本专利公开No.10-257389)。

[0010] (4)降低读取系统信号处理电路中噪声的方法是已知的。在该情况下，在降低来自放大晶体管的噪声的方法中，信号处理电路在后续阶段的噪声可被CDS(相关双采样器)电路和放大器设备忽略，这在减少放大晶体管的固定模式噪声中是很有效的(日本专利公开No.2001-36920)。

[0011] 在前面的叙述中，以减少成像装置的噪声为目的描述了传统的例子。在具有大数量像素的成像设备的应用中，通常的做法是，在需要高分辨率的高精度图像捕捉中使用大量的像素来进行图像捕捉，而在低分辨率就足够的情况中用少量的像素来进行图像捕捉。此时，在高精度成像捕捉中，从成像装置中读取几乎所有的像素信号。在低分辨率图像捕捉中，为了防止照相机的电池消耗或为了捕捉移动图像，像素信号在被稀疏的同时被读取，或像素信号在被稀疏和相加的同时被读取。

[0012] 在上述技术的第一例子(日本专利公开No.9-247689)中，通过在4×4像素单元中稀疏相同颜色的像素来进行读取相加(readingaddition)。在第二例子(日本专利公开No.2001-36920)中，通过使用4×4像素作为一组相加多个像素信号，以便在相加之前每种颜色的空间颜色配置和相加之后每种颜色的空间颜色配置相同。

[0013] 在公知的传统放大成像装置的噪声减少的例子中，由放大晶体管引起的固定模式噪声可以被减少到在(S-N)处理中不会引起问题的图像层级。因此，当放大晶体管被驱动时产生的1/f噪声(包括随机噪声)就成了问题。或者可以说，最后，技术水平已经达到在S-N处理之后放大晶体管的1/f噪声成为问题的程度。这种放大成像装置的噪声小于或等于在高精度图像捕捉模式中CCD的噪声。然而，在相加读取该成像装置中的信号时，这也成了新的问题。这是由于下面的原因。由于在CCD中的像素相加是电荷相加，所以，信号被放大作为从多个像素相加光电转换信号的结果。但是，由于噪声是在CCD的最后阶段由放大器(浮动扩散放大器)确定的，因此该情况与相加的相同。然而，在放大成像装置中，由于增加了包含用于每个像素的噪声的信号，所以噪声变的较大。可以说，当与CCD相比时，放大成像装置在黑暗时间(dark time)具有为增加像素数量的 倍的差SN比。放大晶体管的1/f噪声仍是一个突出的问题。

[0014] 下面，描述增加多个像素信号的方法的问题。

[0015] 在上述的第一个例子中，问题在于4×4像素中使用的有效像素的数量少。在最近的成像装置中，由于成像装置具有较大数量的像素，单位像素的大小变的更小，并且不足的灵敏度也成为更突出的问题。在数字静态照相机中，当捕捉暗物体时，可以通过选通光发射来补偿不足的灵敏度，但是在捕捉移动图像时，就不能使用昂贵和沉重的光源，并且会产生很多噪声。作为稀疏像素信号的结果，由于抽样频率的降低而产生莫尔干涉条纹，并且图像质量的恶化也很严重。

[0016] 在上述第二个例子中，增加了在一个组中的像素信号的相加的数量，而且也提高了灵敏度。但是，问题在于存在不被使用(被丢弃)的像素信号。相加多个像素信号以便每种颜色的空间颜色配置在一个组中的相加之前和之后变得相同。然而，另一个问题在于，当捕捉的图像被放大时，会产生莫尔干涉条纹。

[0017] 如上所述，在传统技术中，由于像素信号被稀疏，因此，灵敏度不能被足够地改善，并且既使空间颜色配置相同也会产生莫尔干涉条纹。

发明内容

[0018] 本发明的一个目的是减少噪声和提高图像的质量。

[0019] 本发明提供了一种成像装置，包括：多个像素，每个像素都具有光电转换部分和用来放大来自光电转换部分的信号并输出该信号的放大设备；具有第一模式和第二模式的读取设备，在第一模式中，通过复位放大设备的输入部分获得的信号经由放大设备被读取多次，在第二模式中，在光电转换部分产生的光电转换信号经由放大设备从同一像素被读取多次；混合部分，用来混合以第一模式从放大设备多次读取的信号，输出该结果作为第一混合信号，以及混合以第二模式从放大设备多次读取的信号，并输出该结果作为第二混合信号；和差分处理部分，用来执行第一混合信号和第二混合信号之间的差分处理。

[0020] 从下面参考附图对优选实施例的描述中，本发明的进一步目的、特征和优点将变得更明显。

附图说明

[0021] 图1是根据本发明使用彩色成像装置的暂时存储器的相加平均处理电路的图。

[0022] 图2是本发明第一实施例的定时图。

[0023] 图3显示了本发明的第二实施例，还显示了具有CDS电路和放大器的电路配置。

[0024] 图4是本发明第二实施例的定时图。

[0025] 图5显示了本发明的第三实施例，还显示了组合使用用于多个像素信号的加法电路和用于多次读取的电路的例子。

[0026] 图6是本发明第三实施例的定时图。

[0027] 图7是根据本发明第三实施例，改变存储之后的相加方法的配置图。

[0028] 图8是在所有像素信号读取期间的定时图。

[0029] 图9是相加读取期间的定时图。

[0030] 图10显示了本发明第二实施例的成像装置的整体配置图。

[0031] 图11显示了本发明第三实施例的成像装置的整体配置图。

[0032] 图12是像素部分公共放大器像素的配置示例图。

[0033] 图13显示了成像装置。

[0034] 图14显示了相加多个像素信号之后的颜色配置。

[0035] 图15A至15E是每种颜色的配置图。

具体实施方式

[0036] 第一实施例

[0037] 图1、3、5和7是提取连接到存储器传感器内的单位像素的噪声减少电路和垂直信号线的示意图。最初，当然，单位像素是一个存储器传感器，在其中多个单位像素按水平和垂直方向安排，并且噪声减少电路被连接到垂直信号线。

[0038] 图1是使用暂时存储器的用于噪声N和信号S′的相加平均处理的电路图。

[0039] 在图1中，由虚线包围的块100是单位像素，块200是暂时存储来自单位像素的信号的暂时存储器，块300是(S-N)差分电路。

[0040] 从单位像素读取多次的像素信号N(复位噪声ΔKTC，ΔVth和RN(1/f噪声)，在下面的描述中省略)和信号S’(新噪声RN(1/f噪声)和光电转换信号S被叠加于复位噪声ΔVth，在下面的描述中省略)被存储在相应的暂时存储器中，同时被传送到水平信号线L1和L2，并且分别被相加和平均。在该实施例中，由于噪声和信号均被读取两次，所以放大晶体管的RN变为 接着通过(S-N)差分电路对噪声N的成分ΔVth和复位噪声ΔKTC执行差分处理，并且包含在输出信号Vout中的信号变为RN。以该方式中，作为分别读取像素噪声和信号两次并对其执行相加平均的结果，通过S-N电路使之成为 倍的RN变成在初始阶段，当1/f噪声被读取多次时的时间相关是所关心的，但是，即使当读取的次数n实验性地增加时，RN噪声也变的接近其初始电平的大约 倍。在图1中，参考字母PD表示在块100中的光电二极管。参考字母MSF表示放大光电荷(light charge)的放大晶体管。参考字母MTX表示将由光电二极管PD光电转换的光电荷转移到放大晶体管的传送晶体管。参考字母MSF表示放大晶体管的缓冲晶体管。参考字母MSEL表示用来选择放大晶体管的选择晶体管。参考字母MRES表示用来在缓冲晶体管的输入部分移除剩余电荷的晶体管。在上述的晶体管中，根据连接到到其门的每个脉冲，即，φTX，φRES和φSEL执行复位、存储、传送和读取控制。在块200，参考字母Vn表示连接到放大晶体管的垂直信号线，参考字母MRV表示用于放大晶体管的电流源的晶体管。参考字母CT1和CT2均表示用于暂时存储像素噪声的电容。参考字母CT3和CT4均表示用于暂时存储像素信号的电容。到各电容器的输入晶体管MT1到MT4均是用来控制对来自放大晶体管的噪声和信号的传送的传送晶体管。来自各电容器的输出晶体管MTO1到MTO4均是用来将噪声和信号传送到水平信号线L1和L2的晶体管。传送晶体管的传送是根据脉冲φT1到φT4和φhn来控制的。这里，φhn是来自水平扫描电路(图中没有示出)的脉冲。最后，下面描述块300。参考字母Mh1和Mh2均表示用于复位水平信号线的剩余信号的复位晶体管。参考字母300-1表示用于噪声N和信号S’的差分放大器。

[0041] 下面描述图1电路的操作定时。图2显示了主操作的定时图。

[0042] 放大晶体管的输入门部分的剩余电荷在脉冲φRES的t1周期复位。

[0043] 在脉冲φT1的周期t2，像素噪声N1(ΔKTC+ΔVth+RN1)被存储在电容器CT1中。在脉冲φT2的周期t3，像素噪声N2(ΔKTC+ΔVth+RN2)被存储在电容器CT2中。接着，在脉冲φTX的周期t4，由光电二极管PD光电转换的光电荷S被传送到放大晶体管的输入部分。接着，在脉冲φT3的周期t5，信号S’(S+ΔKTC+ΔVth+RN3)被存储在电容器CT3中，并且在脉冲φT4的周期t6，信号S’(S+ΔKTC+ΔVth+RN4)被存储在电容器CT4中。这就允许噪声和信号从放大晶体管被读取两次并被存储。这些操作是针对在实际区域传感器中的水平方向上连接的多个像素行的每一个来执行的。存储器的噪声和信号根据来自水平扫描电路的脉冲φh(n)被同时传送到水平信号线L1和L2，并成为相加的和平均的噪声和信号 接着，固定模
式噪声被差分放大器300-1通过差分处理移除，并输出信号Vout(S+RN)。φhreset用于复位水平信号线的剩余电荷以便准备噪声和信号的下一次传送。

[0044] 第二实施例

[0045] 图3显示了本发明的第二实施例。

[0046] 图3中具有与图1相同配置的电路用相同的参考数字标识，因此，省略对其的描述。当与图1的第一实施例相比时，在第二实施例中，在单位像素的块100和暂时存储器块200之间提供用来移除放大晶体管的固定模式噪声的CDS电路(CcL，McL)和放大电路。CDS电路能够移除箝位电容器的ΔKTC噪声和放大晶体管的噪声(ΔKTC+ΔVth)。而且，放大器使得能够获得这样一种程度的信号电平，在该程度上，可以忽略在后续阶段的电路的噪声。
该放大器也可以转换成像装置的增益。在低照明时间期间，这对于避免后续阶段电路的噪声的影响是方便的。

[0047] 下面描述CDS电路。用于CDS的箝位电容器Cc1被连接到垂直信号线Vn，并且箝位晶体管Mc1被连接于在箝位电容器末端的所需参考电源。起初，当从放大晶体管中读取第一像素信号时，其电位被箝位于参考电源。对于接下来读取的噪声和信号来说，放大晶体管的变化成分，即，RN噪声和光电荷的变化电压，被输入到放大器。在该放大器中，噪声和信号均被放大，放大器的偏置电压被重叠于其上，并将该结果存储在暂时存储器中。

[0048] 图4显示了本发明第二实施例的操作定时流程图。

[0049] 当放大晶体管的输入被根据在周期t1的脉冲φRES复位，并使CDS电路运行在周期t2时，箝位电容器的输入端被箝位于放大晶体管的噪声电位，并且放大晶体管的末端被箝位于参考电位。接着，在周期t3，放大器的偏置电压和噪声被根据脉冲φT1存储在存储器中。类似地，在周期t4，放大器的偏置电压和噪声被根据脉冲φT2存储在存储器中。而且，在信号读取期间，类似地，在周期t5和t6，光电转换信号S和放大器的偏置电压和噪声被存储在存储器中。存储器的噪声和信号根据来自水平扫描电路的脉冲φh(n)被同时传送到水平信号线L1和L2，并成为被相加和平均的噪声 和信号
放大器的偏置噪声(ΔVoffset)被通过差分放大器300-1
的差分处理移除掉，并输出信号Vout(S+SN)。在第一和第二实施例中，由于存储器和差分放大器的噪声被忽略，所以包含在信号Vout中的噪声在本描述中是相同的。

[0050] 第三实施例

[0051] 图10显示了本发明第三实施例的成像装置的整体配置的示意图。在图10中，参考数字5表示图像捕捉区域，在其中沿水平和垂直方向形成多个单位像素。用于提高光聚集的显微透镜、用来色彩化的滤色器，等等均被形成于单位像素中(图中没有示出)。

[0052] 在图像捕捉区域内的每个像素行的像素受垂直扫描电路10的控制。

[0053] 在图10中，在图像捕捉区域内，只示意性地显示了垂直信号线V1到Vn。垂直信号线被连接到在奇数列和偶数列中的相应CDS和放大电路20-1和20-2，并且输出信号暂时被存储在存储器30-1和30-2中。接着，存储器的信号噪声和信号被根据水平扫描电路40-1和40-2的控制脉冲导向差分放大器50-1和50-2，从而，噪声被减少。在上述20-1、20-2中的电路相应于图3中的CcL和McL。在上述20-1、20-2中的放大电路相应于图3中的5。存储器30-1、30-2相应于图中的200。差分放大器50-1和50-2相应于图3中的300。

[0054] 除了读取到偶数列的底部和读取到奇数列的底部之外，组成和操作与实施例2的情况相同。

[0055] 第四实施例

[0056] 下面描述本发明的第四实施例。第四实施例涉及电路的配置和操作，其中组合使用多个像素信号的相加平均以及多个噪声和信号的多次读取。

[0057] 图14是显示根据该实施例，在像素信号由颜色成像装置相加之后用于每一种颜色的颜色安排和相加信号的图解。图15A是在相加像素信号之前的每种颜色的安排示例图。

[0058] 起初，在图15A的颜色安排示例中，假设颜色滤波器G(绿色)、R(红色)、和B(蓝色)形成于成像设备的每个光电二极管中。在该例子中，G被安排为方格式的模式，而R和B被安排为线序列形式，换句话说，R、G、G、B的2×2＝4像素被作为一个单位像素颜色安排安排为两维。

[0059] 在该实施例的用于像素信号的相加读取图像捕捉模式中，如图14所示，像素信号被加到成像设备中以便形成与图15A相同的颜色安排，这些信号被存储，并且此后它们被从成像设备中读取。图15A到15E的实施例涉及相加相同颜色的3×3＝9个像素的例子。图15B显示Ri和Rj信号的相加，其中相加了第m行、第(m+2)行、和第(m+4)行的第Rn列、(Rn+2)列、和第(Rn+4)列的信号。类似地，图15C显示了Gi和Gj+1信号的相加，图15D显示了Gi+1和Gj信号的相加，和图15E显示了Bi+1和Bj信号的相加。在该情况中，就空间方面而言，颜色被以重叠的方式相加。因此，在相加的颜色信号之间的空间抽样的重心就变得处于均等间距，并且所有的像素信号都被利用。从而，由空间抽样的偏差导致的图象的莫尔干涉条纹消失，并且灵敏度(尤其是光散射噪声)被提高 倍。例如，如果将本发明应用于具有五百万像素的成像设备，那么在相加之后，像素的数量就接近于相应于VGA的数量，并可以以高灵敏度读取高速图像捕捉。此外，如果需要低的分辨率，那么相加像素的数量可以增加到5×5或7×7。结果，就获得具有较高灵敏度的优点。为了增加相加像素的数量，加法电路的存储器(将在后面描述)只需增加相应于相加行数的数量。

[0060] 有关在3×3情况下的成像设备的组合和操作被解释为第五实施例。

[0061] 第五实施例

[0062] 图5是其中组合使用三个像素的像素信号的相加平均以及三次读取噪声和信号的电路结构。图6是本发明第五实施例的驱动定时图。

[0063] 在该实施例中，如图15B～15E所示，执行3×3个像素的相加平均。首先，像素行m的单位像素100-1到100-3的CDS之后的终端通过晶体管Mco1和Mco2连接，并且在相加期间，根据脉冲φadd控制该晶体管的导通。来自三个单位像素的CDS之后的噪声和信号在周期t1被根据脉冲(φT1导φT6，φTX)相加和平均，并在通过放大器5-1之后存储在存储器CT0到CT5中。因此，噪声和信号被读取三次并被存储在存储器200′-1中。相似地，在像素行m+2，根据脉冲(φT1′至φT6′，φTX′)执行对三个像素的噪声和信号的相加平均，以及对其的多次读取，并存储在存储器200′-2中。而且，在m+4像素行中，根据脉冲(φT1″至φT6″，φTX″)执行对三个像素的噪声和信号的相加平均，以及对其的多次读取，并存储在存储器200-3′中。

[0064] 在后续周期t4中，由于存储器200-1到200-3的噪声和信号被同时传送到水平信号线(φhn、φhn′和φhn″被根据公共脉冲控制)，九个像素的噪声和信号在水平信号线上被相加和平均三次。从而，噪声RN可以减少到 结果是，在差分放大器300的输出中，噪声RN变成 与没有执行多个像素相加的情况相比，噪声RN减少到从而，灵敏度提高到 倍。

[0065] 图11是本发明第五实施例的成像设备的电路框图。图11和图10的主要不同在于额外地提供了加法电路(Mco1、Mco2)，并在后续阶段形成放大电路。

[0066] 第六实施例

[0067] 当与第五实施例相比时，在第六实施例中，在将噪声和信号传送到水平信号线(图7)之前的阶段，执行存储器200的存储电容器CT(CT0～CT5)之后的相加。除上面内容外的组合和操作与实施例5的情况相同。作为这种连接的结果，连接到水平信号线的晶体管的数量减少了，寄生电容减少，并可以提高通过电容部分从存储器到水平信号线的传送效率。图8是在所有像素读取情况下的定时图。图9是在相加读取情况下的定时图。在所有像素读取中，根据相加脉冲φadd来起动多个像素信号的相加，并且独立地控制水平传送脉冲φhn、φhn′和φhn″。在相加读取中，φhn、φhn′和φhn″被根据公共脉冲控制。

[0068] 至于图像捕捉区域的像素部分，在上述实施例中，描述了在其中相对于一个光电二极管形成一个放大晶体管的配置。作为像素部分的另一个实施例，图12显示了公共放大器的像素配置。这是在其中相对于一个放大晶体管形成的两个光电二极管的例子。如果相对一个放大器安排多个光电二极管，相对于一个光电二极管的放大晶体管的区域变的较小，结果就提高了光电二极管的孔径比。

[0069] 图13显示了使用上述成像设备的成像装置的示意图。如图13所示，进入光学系统71的物体的光在传感器72上形成图像。光信息被安排在传感器中的像素转换成电信号。该电信号被信号处理电路73通过使用预定方法进行信号转换处理。所处理的信号被记录系统/通信系统74记录到或传输到信号记录设备。所记录或传送的信号在回放系统或显示系统中被回放或显示。传感器72和信号处理电路73由定时控制电路75控制。定时控制电路75、记录系统/通信系统74、以及回放系统/显示系统77由系统控制电路76控制。
定时控制电路75选择所有像素读取模式或相加读取模式(在实施例4～实施例6中)。在实施例4～实施例6中的成像设备由定时控制电路75驱动。

[0070] 在所有像素读取模式和相加读取模式之间，水平和垂直驱动脉冲不同。因此，传感器的驱动定时、信号处理电路的分辨率处理、和记录系统的记录像素的数量需要针对每个读取模式来变化。这些控制是由系统控制电路根据每种读取模式执行的。在读取模式中，灵敏度作为相加的结果而不同。关于该不同，光圈(没有示出)控制由系统控制电路执行，并进行转换以根据来自定时控制电路的控制脉冲(没有示出)增加传感器的放大电路Amp的增益，从而获得正确的信号。

[0071] 根据该成像装置，在高精度图像捕捉中，可以执行所有像素读取，以便获得更高的灵敏度，并且在低分辨率图像捕捉中，可以实现超高灵敏度、高速读取、和高图像质量。

[0072] 根据上面描述的第一到第六实施例，可以通过从像素中多次读取噪声和信号，并通过相加和平均它们来减少放大晶体管的1/f噪声。由于组合使用像素信号的相加和多次读取，因此，可以进一步减少1/f噪声，并实现更高的灵敏度。由于使得每个颜色信号的空间抽样重心相互匹配，所以可以减少莫尔干涉条纹。作为相加像素信号的结果，可以提高灵敏度，并可以实现高速读取和低功耗。由于加法电路可以做的很小，因此可以低成本来提供成像设备。

[0073] 虽然本发明已经参考当前所认为优选的实施例进行了描述，但是应该理解到本发明并不局限于所公开的实施例。相反，本发明目的在于涵盖包括在所附权利要求书的精神和范围之内的各种修改和等同配置。下述权利要求的范围与最宽的解释一致以便包括所有的这些修改和等同结构和功能。

[0074] 该申请要求2003年12月25日提交的日本专利申请No.2003-430427的优先权，其在此整体引用该专利文献作为参考。